PHƯƠNG TRÌNH HENDERSON-HASSELBALCH: GIẢI THÍCH, VÍ DỤ, BÀI TẬP - HÓA HỌC - 2026

Phương trình Henderson-Hasselbalch là một biểu thức toán học cho phép tính toán độ pH của dung dịch đệm hoặc dung dịch đệm. Nó dựa trên pKa của axit và tỷ lệ giữa nồng độ của bazơ liên hợp hoặc muối và axit, có trong dung dịch đệm.

Phương trình ban đầu được phát triển bởi Lawrence Joseph Henderson (1878-1942) vào năm 1907. Nhà hóa học này đã thiết lập các thành phần của phương trình của mình dựa trên axit cacbonic làm chất đệm hoặc chất đệm.

Phương trình Henderson-Hasselbalch. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Sau đó, Karl Albert Hasselbalch (1874-1962) giới thiệu vào năm 1917 việc sử dụng logarit để bổ sung cho phương trình Henderson. Nhà hóa học Đan Mạch đã nghiên cứu phản ứng của máu với oxy và ảnh hưởng đến độ pH của nó.

Dung dịch đệm có thể giảm thiểu sự thay đổi pH của dung dịch bằng cách thêm một thể tích axit mạnh hoặc bazơ mạnh. Nó được tạo thành từ một axit yếu và bazơ liên hợp mạnh của nó phân ly nhanh chóng.

Giải trình

Phát triển toán học

Một axit yếu trong dung dịch nước phân ly theo Quy luật tác dụng của khối lượng, theo sơ đồ sau:

HA + H ₂ O ⇌ H ⁺ + A ^-

HA là axit yếu và A ^- bazơ liên hợp của nó.

Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch và có hằng số cân bằng (Ka):

Ka = · /

Tính logarit:

log Ka = log + log - log

Nếu mỗi số hạng của phương trình được nhân với (-1), nó được biểu thị dưới dạng sau:

- log Ka = - log - log + log

-Log Ka được định nghĩa là pKa và -log được định nghĩa là pH. Sau khi thực hiện thay thế thích hợp, biểu thức toán học giảm thành:

pKa = pH - log + log

Giải các điều kiện pH và tập hợp lại, phương trình được biểu diễn như sau:

pH = pKa + log /

Đây là phương trình Henderson-Hasselbalch cho chất đệm axit yếu.

Phương trình cho một bazơ yếu

Tương tự, một bazơ yếu có thể tạo thành một vùng đệm và phương trình Henderson-Hasselbalch cho nó như sau:

pOH = pKb + log /

Tuy nhiên, hầu hết các chất đệm bắt nguồn từ sự phân ly của một axit yếu, ngay cả những chất có tầm quan trọng sinh lý. Do đó, biểu thức được sử dụng nhiều nhất cho phương trình Henderson-Hasselbalch là:

pH = pKa + log /

Bộ đệm hoạt động như thế nào?

Hành động giảm chấn

Phương trình Henderson-Hasselbalch chỉ ra rằng dung dịch này được tạo thành từ một axit yếu và một bazơ liên hợp mạnh được biểu thị dưới dạng muối. Chế phẩm này cho phép đệm duy trì ở pH ổn định ngay cả khi thêm axit hoặc bazơ mạnh.

Khi một axit mạnh được thêm vào dung dịch đệm, nó sẽ phản ứng với bazơ liên hợp để tạo thành muối và nước. Điều này trung hòa axit và cho phép sự thay đổi pH ở mức tối thiểu.

Bây giờ, nếu một bazơ mạnh được thêm vào dung dịch đệm, nó sẽ phản ứng với axit yếu và tạo thành nước và muối, trung hòa tác động của bazơ được thêm vào trên pH. Do đó, sự thay đổi pH là tối thiểu.

Độ pH của dung dịch đệm phụ thuộc vào tỷ lệ giữa nồng độ của bazơ liên hợp và axit yếu, chứ không phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối của nồng độ của các thành phần này. Dung dịch đệm có thể được pha loãng với nước và độ pH hầu như không thay đổi.

Dung lượng bộ đệm

Khả năng đệm cũng phụ thuộc vào pKa của axit yếu, cũng như nồng độ của axit yếu và bazơ liên hợp. PH của dung dịch đệm càng gần pKa của axit thì khả năng đệm của nó càng lớn.

Ngoài ra, nồng độ các thành phần của dung dịch đệm càng cao thì khả năng đệm của nó càng lớn.

Ví dụ về phương trình Henderson

Giảm xóc axetat

pH = pKa + log /

pKa = 4,75

Chất hấp thụ axit cacbonic

pH = pKa + log /

pKa = 6,11

Tuy nhiên, quá trình tổng thể dẫn đến sự hình thành ion bicacbonat trong một cơ thể sống như sau:

CO ₂ + H ₂ O ⇌ HCO ₃ ^- + H ⁺

Vì CO _{2 là} một chất khí nên nồng độ của nó trong dung dịch được biểu thị bằng hàm của áp suất riêng phần của nó.

pH = pka + log / αpCO ₂

α = 0,03 (mmol / L) / mmHg

pCO ₂ là áp suất riêng phần của CO ₂

Và sau đó phương trình sẽ giống như sau:

pH = pKa + log / 0,03pCO ₂

Đệm lactate

pH = pKa + log /

pKa = 3,86

Đệm photphat

pH = pKa + log /

pH = pKa + log /

pKa = 6,8

Oxyhemoglobin

pH = pKa + log /

pKa = 6,62

Deoxyhemoglobin

pH = pKa + log / HbH

pKa = 8,18

Bài tập đã giải

Bài tập 1

Bộ đệm phốt phát rất quan trọng trong việc điều chỉnh độ pH của cơ thể, vì pKa (6,8) của nó gần với độ pH tồn tại trong cơ thể (7,4). Giá trị của quan hệ / của phương trình Henderson-Hasselbalch đối với giá trị pH = 7,35 và pKa = 6,8?

Phản ứng phân ly của NaH ₂ PO ₄ ^- là:

NaH ₂ PO ₄ ^- (axit) ⇌ NaHPO ₄ ^2- (bazơ) + H ⁺

pH = pKa + log /

Giải quyết mối quan hệ cho bộ đệm phốt phát, chúng ta có:

7,35 - 6,8 = log /

0,535 = log /

10 ^0,535 = 10 ^{log /}

3,43 = /

Bài tập 2

Một đệm axetat có nồng độ axit axetic là 0,0135 M và nồng độ natri axetat là 0,0260 M. Tính pH của đệm, biết rằng pKa của đệm axetat là 4,75.

Cân bằng phân ly của axit axetic là:

CH ₃ COOH ⇌ CH ₃ COO ^- + H ⁺

pH = pKa + log /

Thay thế các giá trị chúng ta có:

/ = 0,0260 M / 0,0135 M

/ = 1.884

log 1,884 = 0,275

pH = 4,75 + 0,275

pH = 5,025

Bài tập 3

Một dung dịch đệm axetat chứa axit axetic 0,1 M và natri axetat 0,1 M. Tính pH của dung dịch đệm sau khi thêm 5 mL axit clohydric 0,05 M vào 10 mL dung dịch trước đó.

Bước đầu tiên là tính nồng độ cuối cùng của HCl khi trộn với dung dịch đệm:

ViCi = VfCf

Cf = Vi · (Ci / Vf)

= 5 mL · (0,05 M / 15 mL)

= 0,017 triệu

Axit clohydric phản ứng với natri axetat để tạo thành axit axetic. Do đó, nồng độ natri axetat giảm 0,017 M và nồng độ axit axetic tăng cùng một lượng:

pH = pKa + log (0,1 M - 0,017 M) / (0,1 M + 0,017 M)

pH = pKa + log 0,083 / 0,017

= 4,75 - 0,149

= 4,601

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Jimenez Vargas và J. Mª Macarulla. (Năm 1984). Hóa lý Sinh lý. Phiên bản thứ 6. Biên tập Interamericana.
3. Wikipedia. (Năm 2020). Phương trình Henderson-Hasselbalch. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
4. Gurinder Khaira và Alexander Kot. (Ngày 05 tháng 6 năm 2019). Phép gần đúng Henderson-Hasselbalch. Hóa học LibreTexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 29 tháng 1 năm 2020). Định nghĩa phương trình Henderson Hasselbalch. Phục hồi từ: thinkco.com
6. Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (Ngày 6 tháng 2 năm 2020). Lawrence Joseph Henderson. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com